Даже далеко не полный перечень того, что сделал Фарадей для науки, дает представление об исключительном значении его работ. В этом перечне следует выделить то главное, что составляет огромную научную заслугу Фарадея: он первым ввел понятие поля в учение об электричестве и магнетизме. Если до него господствовало представление о прямом и мгновенном взаимодействи зарядов и токов через пустое пространство, то Фарадей последовательно развивал идею о том, что активным материальным переносчиком этого взаимодействия является электромагнитное поле.
Об этом прекрасно написал Дж. Кл. Максвелл, его последователь, который усовершенствовал учение Фарадея: «Перед мысленным взором Фарадея представали силовые линии, пронизывающие все пространство там, где математики видели центры сил, притягивающих на расстоянии; Фарадей видел среду там, где они не видели ничего, кроме расстояния. Фарадей предполагал источник и причину явлений в реальных действиях, протекающих в среде».
Взгляд на электродинамику с позиций концепции поля, основоположником которой был Фарадей, стал неотъемлемой частью современной науки. Труды Фарадея ознаменовали наступление новой эры в физике.
В честь Фарадея названа единица электроемкости – фарад (Ф).
Джеймс Клерк Максвелл
(13 июня 1831 г. – 5 ноября 1879 г.)
Дж. Кл. Максвелл является создателем электромагнитной теории света и одним из основателей современной физики и техники.
Джеймс Клерк Максвелл родился в Эдинбурге 13 июня 1831 г. В детстве он был очень любознательным и наблюдательным: любил изучать поведение животных, мастерить игрушки.
Осенью 1841 г. отец отдал его в Эдинбургскую академию – учебное заведение, подобное гимназии. Известно, что учился Джеймс сначала плохо, но переломный момент наступил в пятом классе, когда он начал изучать геометрию. Геометрия увлекла его воображение!
Однажды отец взял Джеймса с собой на заседание Лондонского Королевского общества, где при обсуждении проблемы о форме этрусских урн возник вопрос: как нарисовать полностью правильный овал? Джеймс заинтересовался этим, и вскоре предложил простой способ вычерчивания овальных фигур и эллипсов с помощью двух шпилек. Об этой работе потом доложил на заседании профессор Форбс (несовершеннолетним слова не давали!), и она была признана и напечатана в «Научных трудах» общества.
В 1847 г. по совету профессоров, не закончив гимназию, Максвелл поступил в Эдинбургский университет. Здесь он увлекается опытами по оптике, химии, магнетизму.
Отец, видя увлечение сына, помог ему оборудовать физико-химическую лабораторию. Девятнадцатилетний Максвелл доказал очень важную теорему в теории упругости и строительной механики.
В 1850 г. Максвелл переводится в Кембридж, в Тринити-колледж, где в свое время учился Ньютон. Он уже окончательно решил посвятить себя физике и начинает изучать «Экспериментальные исследования по электричеству» М. Фарадея.
В 1854 г. Максвелл успешно сдал выпускной экзамен, после чего ему предложили остаться в Тринити-колледже для подготовки к профессорскому званию.
Когда в 1860 г. Максвелл получил кафедру в Кингс-колледже Лондонского университета, он впервые встретился с Фарадеем. Тогда Максвелл уже серьезно занимался разработкой теории электромагнитного поля.
Эта теория знаменовала собой начало нового этапа в физике. Именно на этом этапе развития физики электромагнитное поле стало реальностью. Мир постепенно начали представлять электродинамической системой, построенной из электрически заряженных частиц, которые взаимодействуют между собой с помощью электромагнитного поля. Большинство физиков исключительно высоко оценили теорию Максвелла. А. Пуанкаре считал ее «вершиной математической мысли». «Наиболее захватывающей во время учебы была теория Максвелла. Переход от сил дальнодействия к полям, как основным величинам, делал эту теорию революционной», – писал А. Эйнштейн.
Максвелл пришел к выводу, что должны существовать электромагнитные волны, причем скорость их распространения должна быть равной скорости света. Отсюда он сделал совершенно новый вывод: свет – разновидность электромагнитных волн.
В 1865 г. после тяжелой болезни Максвелл покидает Лондонский университет и уезжает в Гленлер, где продолжает научную работу. Когда в 1867 г. умер Фарадей, Максвелл очень глубоко переживал эту потерю. Он считал, что лучшим памятником Фарадею будет завершение «Трактата об электричестве и магнетизме», которому Максвелл отдал восемь лет жизни.
Этот «Трактат» был напечатан в 1873 г., когда Максвелл уже работал в Кембридже, куда он переехал в 1871 г., чтобы принять кафедру экспериментальной физики. Совместно с кафедрой он принял новую лабораторию – будущую знаменитую Кавендишскую лабораторию. Торжественное открытие Кавендишской лаборатории, директором которой стал Максвелл, состоялось 16 июня 1874 г.
Именно в последние годы жизни Максвелл много сил отдал обработке и изданию трудов Генри Кавендиша, в честь которого была названа лаборатория.
К сожалению, собственное здоровье Максвелла было плохим. Он довольно долго скрывал тяжелую болезнь, известие о неизлечимости которой стойко перенес. Лишь попросил врача ответить честно: сколько ему осталось жить… Только в его стихах можно почувствовать всю силу трагизма ситуации.
Максвелл умер в ноябре 1879 г.
В октябре 1931 г. в Вестминстерском аббатстве были открыты две мемориальные доски – Майклу Фарадею и Джеймсу Клерку Максвеллу. Случилось так, что совпали два юбилея – 100-летие открытия Фарадеем закона электромагнитной индукции и 100-летие со дня рождения Максвелла. На юбилее выступили виднейшие представители новой физики ХХ в. – Дж. Дж. Томсон, Э. Резерфорд, А. Эйнштейн, М. Планк, Н. Бор.
Джеймс Прескотт Джоуль
(24 декабря 1818 г. – 11 октября 1889 г.)
Джеймс Прескотт Джоуль – известный английский физик, один из первооткрывателей закона сохранения энергии, член Лондонского Королевского общества (с 1850 г.).
Дж. П. Джоуль родился в Солфорде. До пятнадцати лет Джоуль воспитывался и получал образование в семье отца, богатого пивовара, затем работал на заводе, изучая одновременно математику, химию и физику под руководством известного физика и химика Джона Дальтона.
Первые научные работы Джоуля, относящиеся к 1838–1840 гг., касаются исследования законов электромагнетизма. Он внес значительный вклад в изучение электромагнетизма и тепловых явлений, в создание физики низких температур, в обоснование закона сохранения энергии. Джоуль установил (1841 г.; опубликовано в 1843 г.), что количество тепла, которое выделяется в металлическом проводнике при прохождении через него электрического тока, пропорционально электрическому сопротивлению проводника и квадрату силы тока.
Изучая тепловые действия токов, Джоуль в 1843 г. убедился в существовании предвиденной Майером зависимости между работой и количеством выделенного тепла и нашел численное отношение между этими величинами – механический эквивалент тепла.
После переезда в 1843 г. в Манчестер Джоуль неустанно изучает тот же вопрос и в 1847 г. сообщает о результатах своих исследований на заседании Британской ассоциации ученых в Оксфорде.
В 1854 г. Джоуль продает пивоваренный завод, оставшийся ему от отца, и целиком посвящает себя науке. Неустанно работая в одной и той же области, Джоуль в течение своей жизни опубликовал девяносто семь научных статей, большинство из которых имеет отношение к применению механической теории тепла к теории газов, молекулам, физике и акустике и относится к классическим работам по физике.